簡介：過去的2020年的讓所有人難忘的一年，受新冠疫情的影響，各行各業都在挑戰中變化，在教育方面也催生了新的商業格局。在線教育平臺發展迅猛，阿里云也積極相應，為在線教育的眾多客戶提供了高效穩定的技術保障。本文介紹了阿里云開放搜索為在線教育掠奪流量的重要工具-拍照搜索的技術原理。

分享人：徐光偉（昆卡) 阿里巴巴達摩院算法專家

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搜索是在線教育企業流量獲取的利器

截至2020年12月份教育行業月活TOP10的統計，其中具備搜題能力的軟件多達5個，拍照搜題作為產品能力，可以幫助客戶獲取大量用戶以及流量，從而為其他產品提供變現能力，正是由于這樣定位，拍照搜題整體準確性和搜索效率都成為至關重要的一點，所以開放搜索對此做了很多訂制優化。

教育搜題業務特點

對于教育搜題業務場景歸納了三大特點：

第一點海量題庫，教育題庫都是屬于千萬級別甚至到億級別，而且不斷的持續增長；同時搜題業務存在很明顯的高峰現象，例如晚上七八點，節假日最后一天，這時搜題會存在非常高的QPS的波峰；搜索延遲會嚴重影響用戶的體驗。

第二點場景豐富，拍照搜題涵蓋的場景越來越豐富，包括不同的年齡段，例如低年級搜題主要圍繞拍照看圖識字或連線題，需要更多的圖片信息的題目；還包括不同的學科，目前支持的學科多達十多種，因此豐富的場景就會對搜索效果帶來更大的挑戰。

第三點算法需求，拍照搜題產品形態一般只會展現TOP3或者TOP5的結果，正是因為這樣設定，準確性對于拍照搜題來說至關重要，同時拍照搜題還會涉及到多模態和多語言處理能力，解決圖文搜索和多語言處理的需求。

開放搜索教育搜題方案架構

阿里云開放搜索的拍照搜題解決方案，當用戶通過拍照經過OCR識別之后的文本，經過開放搜索引擎處理后會返回TOP3-5的結果給用戶得到展示，并且針對企業題庫數據嚴格保證數據的安全和隱私。

教育搜題算法能力

查詢分析算法優化完整的處理流程

教育行業分詞和學科類目預測

分詞在拍照搜題場景下存在兩大難點，第一點英文題目OCR識別之后空格缺失，左邊第一個圖可以看到，即便針對很長沒有空格的英文文本，模型也是可以非常準確的做正確的切分。第二個難點是數學題目公式表示之后的切分，左邊第二個圖可以看到數學符號部分都做出正確的切分。

類目預測在拍照搜題場景下對應的就是學科的預測和題型的預測，我們結合圖片以及OCR識別之后的文本信息做多模態預測，從而提高搜題準確率。

多路召回排序技術

由于拍照搜題業務場景的特殊性，開放搜索還引入了多路召回排序技術。

為什么要做多路召回呢？

教育拍照搜題相比傳統的網頁或者電商的搜索存在明顯的差異，第一點是搜索的Query特別長，第二點是搜索的Query由拍照OCR識別之后得到的文本，其中關鍵TERM識別錯誤的話，就會嚴重影響召回排序。

傳統的純文本查詢方案包括兩種，第一種是OR邏輯查詢，第二種AND邏輯查詢，AND邏輯查詢上基于我們剛才說到的針對教育領域優化定制的Query模塊分析之后大幅提高效果，現在可以做到準確性接近OR邏輯。

如何兼顧搜索計算開銷以及搜索的準確率呢？

引入了文本的向量召回，對文本向量召回技術優化了三點，

第一點是其中的BERT模型我們采用達摩院自研的StructBERT，并針對于教育行業做了定制，同時對BERT模型做壓縮加速。

第二點是向量檢索引擎采用達摩院自研的Proxma引擎，準確性和速度都超越開源系統。

第三點訓練數據可以基于客戶的搜索日志不斷積累，效果持續提升。

從右邊的圖可以看到，最終我們在基于兩側的BERT模型就可以達到非常好的效果，準確性超過OR邏輯3%—5%，整體召回DOC數量減少40倍，Latecy降低10倍以上。

搜題效果展示

舉例兩個具體搜題的case，左邊這個case可以看到其中因為問題中的文字描述和題庫中文字描述不一致，傳統搜索引擎返回的結果相關性極差，經過我們引入語意向量召回之后右邊TOP3結果完全符合題意。第二個case因為這個題目中包含圖片的信息，傳統的搜索引擎無法做到準確的召回，基于我們多路召回引入圖象信息之后TOP1返回完全一致的題目。

開放搜索解決方案優勢

案例一：某K12的教育用戶，用戶數達到千萬級別，題庫量在八千萬左右而且在持續增加，客戶接入開放搜索之后返回搜題準確率提升45%，延遲降到50%毫秒。

案例二：某高職教育客戶，產品DAU三百萬，月活一千萬，客戶接入之后反饋對比他們原先自建的系統，在高峰時候耗時大于兩秒，現在開放搜索可以穩定在50毫秒，同比下降40倍。TOP5題目搜索準確率提升2.4%搜索結果從原來40%降到不到1%，業務高峰期可以實現秒級平滑擴容。

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總結

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